主要內(nèi)容如下:第一章 信號與系統(tǒng)基本概念,主要包括 信號描述與分類、信號的基本處理、系統(tǒng)的描述與分類、典型信號;第二章 系統(tǒng)的時域分析,主要包括線性時不變系統(tǒng)描述及特點、 LTI連續(xù)系統(tǒng)分析(經(jīng)典時域分析、零輸入與零狀態(tài)響應(yīng)、全響應(yīng)等等)、卷積積分、LTI離散系統(tǒng)響應(yīng)、序列卷積和及反卷積等。第三章 信號的拉普拉斯變換與Z變換,主要包括連續(xù)信號的拉普拉斯變換、離散信號的Z變換、信號變換域分析特點,第四章 系統(tǒng)的變換域分析,主要包括LTI連續(xù)系統(tǒng)的的復(fù)頻域分析、 LTI離散系統(tǒng)的的復(fù)頻域分析、系統(tǒng)函數(shù)與系統(tǒng)響應(yīng)、系統(tǒng)因果性與穩(wěn)定性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu),第五章 信號的頻域分析,主要包括周期信號的頻譜、傅里葉變換(頻譜密度函數(shù))、能量譜和功率譜、信號的傅里葉變換及頻譜分析、序列的傅里葉分析、離散傅里葉變換及性質(zhì), 信號時頻域特點及關(guān)系等,第六章 系統(tǒng)的頻域分析,主要包括連續(xù)系統(tǒng)的頻域分析、無失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)與理想濾波器、離散系統(tǒng)的頻域分析、抽樣定理及應(yīng)用,第七章 信號處理技術(shù)及方法的工程應(yīng)用(4-5應(yīng)用案例)。
該教材面向\"新工科\"背景下以培養(yǎng)“實踐能力強、創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型人才”為目標的新形態(tài)教材,將融入豐富的數(shù)字資源。教材內(nèi)容編排特色是先信號后系統(tǒng),先連續(xù)后離散,先時域后變換域的思路,將新工科前沿知識、原理和方法融入教材,并將老師們實際科研工作進行凝練,以工程應(yīng)用案例編寫入教材,注意培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識。
本書在編寫過程中注意突出以下特色:一是緊扣新工科發(fā)展需求。信號與系統(tǒng)課程雖屬于專業(yè)基礎(chǔ)課程,基礎(chǔ)理論經(jīng)典成熟,但在新工科背景下,為培養(yǎng)造就引領(lǐng)未來技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的卓越工程科技人才,教材內(nèi)容主動對接新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新經(jīng)濟發(fā)展,在教材編寫過程中注意其理論與工程應(yīng)用的有機結(jié)合,這在各章內(nèi)容以及拓展閱讀中有詳細闡述與具體體現(xiàn),特別是第七章精選了本課程理論在5G移動通信、人工智能、高鐵工程、腦科學(xué)等新型產(chǎn)業(yè)與熱點基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的應(yīng)用。二是注重課程思政的建設(shè)。實際上,新工科是科學(xué)、人文、工程的結(jié)合,注重繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享。關(guān)于這些方面的內(nèi)容組織主要體現(xiàn)在拓展閱讀部分,通過數(shù)字資源,提供中國古代數(shù)學(xué)思想、歷史故事、中外學(xué)科名人介紹、時政要聞、科學(xué)理論深入解讀與工程應(yīng)用等內(nèi)容給學(xué)習(xí)者閱讀,通過學(xué)習(xí)者的閱讀、思考與討論,達到“潤物細無聲”,提高學(xué)習(xí)者的綜合素養(yǎng)。三 強調(diào)認知規(guī)律的編排體系。教材不應(yīng)是靜態(tài)的知識,更應(yīng)展現(xiàn)科學(xué)的思維方法與認知過程。本書以信號分析、系統(tǒng)響應(yīng)求解為主要線索,按照先信號后系統(tǒng),先時域后變換域、先連續(xù)后離散的順序來組織安排基礎(chǔ)理論。本書先介紹信號及特點,然后再討論信號經(jīng)過某一特定系統(tǒng)后的變化,如此順序安排符合認知的邏輯規(guī)律。人類最初對信號的認知是基于時間軸線,而三大變換理論的出現(xiàn)則是為解決工程問題中的某些方程及局限而提出,符合理論的發(fā)展規(guī)律;在數(shù)字化時代,離散信號與系統(tǒng)的研究越來越重要,工程實際信號多為模擬信號,數(shù)字化處理給信號的處理與傳輸帶來了極大的便利,為此,每章不再將連續(xù)、離散信號或系統(tǒng)分開講述,而是按照技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)整合在一起對比分析。在闡述基礎(chǔ)理論的同時,強調(diào)理論與實際工程的結(jié)合與運用。本書整體由淺入深、由舊到新、由簡到繁、循序漸進呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者。
王煉紅
湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)系副教授,碩士生導(dǎo)師。湖南省政府采購評審專家。曾獲湖南省高等教育省級教學(xué)成果獎一等獎,湖南大學(xué)\"優(yōu)秀教師\"獎。 目前主要研究方向為信號處理、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)。在電子學(xué)報等學(xué)術(shù)期刊和國內(nèi)外學(xué)術(shù)會議上發(fā)表論文30多篇,其中EI收錄10篇,主持和參加科研項目20余項,參編教材1本,參編專著1部。
第1章主要講述信號與系統(tǒng)的基本概念、描述與分類等,對用于信號、系統(tǒng)分析的典型信號重點介紹了它們的特點與性質(zhì);第2章討論LTI系統(tǒng)時域分析方法,在經(jīng)典法求解微分方程的基礎(chǔ)上,重點介紹了零輸入與零狀態(tài)響應(yīng)的求解、系統(tǒng)的沖激與階躍響應(yīng),通過信號分解與系統(tǒng)響應(yīng)求解引入卷積積分(卷積和)的概念、介紹了它們的性質(zhì)以及在系統(tǒng)分析中的應(yīng)用;第3章介紹拉普拉斯變換與z變換的定義、性質(zhì)與逆變換等內(nèi)容,講述了兩變換之間的關(guān)系、特點與應(yīng)用,它們是第四章系統(tǒng)變換域分析的基礎(chǔ);第4章主要介紹了線性時不變系統(tǒng)的變換域分析,講述了LTI連續(xù)時間與離散時間系統(tǒng)變換域數(shù)學(xué)模型-系統(tǒng)函數(shù)的定義,系統(tǒng)函數(shù)與系統(tǒng)特性的聯(lián)系,即通過系統(tǒng)函數(shù)分析系統(tǒng)的因果性與穩(wěn)定性、系統(tǒng)零極點分布對系統(tǒng)響應(yīng)的影響等,介紹了信號流圖以及系統(tǒng)的模擬結(jié)構(gòu);第5章主要介紹LTI系統(tǒng)的頻域分析法,首先從周期連續(xù)信號的傅里葉級數(shù)分解推出傅里葉變換(頻譜密度函數(shù))的概念,然后討論了傅里葉變換的性質(zhì)、非周期和周期信號的傅里葉變換以及能量譜與功率譜的概念與應(yīng)用;針對離散信號,從抽樣定理出發(fā),介紹了周期序列的離散傅里葉級數(shù)(DFS)、離散時間傅里葉變換(DTFT)、離散傅里葉變換(DFT)及性質(zhì);最后討論了時頻域分析的特點及應(yīng)用;第6章講述連續(xù)系統(tǒng)與離散系統(tǒng)的頻域分析方法、無失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)與理想濾波器,介紹抽樣定理在語音及圖像處理中的應(yīng)用;第7章針對工程領(lǐng)域的應(yīng)用與研究熱點,主要介紹了信號與系統(tǒng)相關(guān)理論在模擬與數(shù)字通信系統(tǒng)、移動通信、高速鐵路鋼軌波磨檢測、腦電信號采集處理以及人工智能領(lǐng)域等多種行業(yè)中的應(yīng)用